미래의 스마트빌딩

지금은 월요일 오전 8시 45분입니다. 미디어 기업에 근무하는 직원이 지하 주차장으로 차를 몰고 들어갑니다. 모든 주차 공간에 센서가 설치되어 있기 때문에 주차 공간을 찾아 헤맬 필요가 없습니다. 스마트폰 앱으로 빈 공간이 어디에 있는지 확인합니다. 주차하는 동안 빌딩 기술이 이 직원 사무실의 난방, 조명, 에어컨을 직원이 선호하는 상태로 조절합니다. 이 모든 것을 가능하게 하는 것이 스마트빌딩 - 미래의 커넥티드 빌딩입니다.

스마트 빌딩은 편의성을 높일 뿐만 아니라, 에너지 전환에도 기여할 수 있습니다. EU에서만 하더라도, 빌딩이 에너지 소비에서 40퍼센트 및 CO₂ 배출에 있어서 36퍼센트를 차지합니다. 독일 정부는 빌딩에 필요로 하는 에너지를 2050년까지 80퍼센트 낮추는 것을 목표로 하고 있습니다. 스마트빌딩이 열병합 (combined heat and power) 장치와 태양광 시스템 등으로 자체적으로 전기를 생산하고 스마트 그리드로 연결되면 이러한 목표를 달성할 수 있습니다.

스마트빌딩은 에너지 효율적입니다. 센서는 실내에 얼마나 많은 사람이 있는지 감지하고 그에 따라 조명과 난방을 자동으로 조절할 수 있습니다. 유지보수 작업도 줄일 수 있는데, 엘리베이터 같은 빌딩 시스템에 센서를 탑재해서 부품 상태를 측정하고 모니터링 합니다. 부품 마모나 손상으로 고장의 가능성이 감지되면 기사에게 이메일이 발송됩니다. 그러면 실제 고장이 발생하거나 수리에 큰 비용이 들기 전에 미리 엘리베이터를 수리합니다. 뿐만 아니라, 스마트빌딩은 안전성을 높입니다. 만약 빌딩에 화재가 발생하면 센서가 연기를 감지합니다. 컴퓨터가 스피커로 우렁차고 단호한 목소리로 사람들에게 탈출 경로를 알려줍니다.

커넥티드 냉장고가 우유를 주문하고, 태양의 위치에 따라 블라인드가 조절되며, 난방 시스템이 계량기 수치를 자동으로 전력회사에 전송합니다. 가정의 디지털화가 가속화되고 있습니다. 스마트홈은 삶의 질을 향상시키고 운영 비용을 절감합니다.

개인 주택과 달리, “스마트빌딩”은 사무실, 공항, 쇼핑몰 같은 비주거용 건물의 인텔리전트 네트워킹과 자동화를 의미합니다. 목표는 스마트홈과 마찬가지로, 편의성을 높이고 에너지 소비를 줄이는 것입니다. 하지만 스마트빌딩의 보안 요구사항이 훨씬 더 복잡합니다. 수천 명이 근무하는 사무실 건물은 훨씬 더 많은 커넥티드 센서가 설치되어 사이버 범죄자들의 공격 지점이 훨씬 많아집니다. 따라서 훨씬 정교한 보안 솔루션이 필요합니다.

스마트빌딩을 위해서는 세 단계가 필요합니다:

1. 빌딩은 센서를 사용해서 주변 환경에 대한 정보를 수집해야 합니다.
2. 컴퓨터 시스템이 데이터를 분석하고 어떻게 조치할지 결정해야 합니다.
3. 엑추에이터가 제어 명령을 실행해야 합니다 (자동으로 창문을 열거나 난방을 조절하는 것 등).

이와 같은 인텔리전트 자동화를 위해서는 디지털 트윈 (digital twin)이 필요합니다. 빌딩의 디지털 트윈은 모든 기능과 프로세스를 컴퓨터 모델에 매핑(mapping)하여 제어할 수 있습니다. 인피니언의 XENSIV™ 센서 기술 포트폴리오가 중추적 역할을 합니다. 포트폴리오는 다음의 제품들로 구성됩니다:

• 압력 센서
• 음향 센서
• 3D 이미지 센서
• 레이더 센서
• 자기 센서

센서와 함께 컴퓨터 시스템을 사용해서 빌딩은 스마트하고 상황 인식 (context-aware)을 하게 됩니다. 주변 환경에서 일어나는 일을 “듣고”, “보고”, “이해”할 수 있으며, 변화하는 요소에 따라서 자동으로 조절할 수 있습니다.

선구적인 스마트빌딩 중 하나는 암스테르담에 있는 Edge인데, 전면이 밝게 빛나는 40,000m²의 사무실 건물입니다. 이 빌딩에는 28,000개의 센서가 설치되어, 습도, 채광, 온도 같은 파라미터를 측정하고 그에 따라서 조절할 수 있습니다. 공기가 탁하거나 실내가 너무 덥거나 추운 것은 과거의 일이 되었습니다. 직원들이 언제나 이상적인 조건에서 근무할 수 있도록 합니다. 스마트빌딩 기술을 적용한 Edge는 전통적인 사무실 빌딩에 비해서 전기를 70퍼센트까지 덜 소비합니다.

이 빌딩에서는 직원들에게 정해진 책상이 있는 것이 아니라, 오픈 플랜 공간으로 직원들이 원하는 자리를 선택해서 앉을 수 있고 스마트폰 앱으로 비어 있는 자리를 찾을 수 있습니다. 앱을 사용해서 자기가 원하는 대로 조명을 조절할 수도 있습니다. 6,000개 이상의 조명을 POE (Power over Ethernet)라고 하는 IP 기반 LED 시스템에 통합하였습니다.

Cube는 베를린 중앙역 인근에 있는 사무실 빌딩으로 비슷한 방식으로 운영됩니다. 전면이 유리로 된 10층 건물로 수천 개의 센서와 엑추에이터를 장착하고 있습니다. 이 빌딩의 핵심은 “Brain”이라고 하는 제어 센터입니다. “Brain”은 센서 데이터를 분석하고 빌딩을 더 효율적으로 운영하도록 제안하는 인공 지능입니다. 예를 들어서 건물의 어느 구역에 오후 4시 이후에 직원이 없는 것을 감지하면 에너지 절약을 위해 조명과 에어컨을 끄도록 제안합니다.

스마트빌딩은 편리하지만, 사이버 공격과 같은 위험성을 내포합니다. 수천 개 디바이스가 인터넷으로 연결되기 때문에 공격 가능한 지점들이 많아집니다. 공격자들이 이들 지점을 뚫고 들어와서 빌딩의 IT 시스템에 침투한 다음에는 쉽게 데이터를 조작하고 빌딩의 기능을 차단할 수 있습니다. 따라서 인피니언은 스마트빌딩을 위한 하드웨어를 개발할 때 보안에 중점을 둡니다. 간단한 인증 칩에서부터 복잡한 구현에 이르기까지 다양한 하드웨어 기반 보안 솔루션을 제공합니다.

스마트 빌딩 시장이 빠르게 성장하고 있습니다. 시장 조사 회사인 iot-analytics에 따르면, 2021년에 전세계적으로 238억 개의 커넥티드 디바이스가 사용되고 있습니다. 이것은 2020년 (216억 개)에 비해서 10퍼센트 증가한 것입니다.

이 중에서 가장 빠르게 성장할 것으로 예상되는 부문이 빌딩 자동화입니다. 2018년에 전세계적으로 빌딩에 사용되는 커넥티드 디바이스 수가 2억 3천만 개에 달했는데, 2022년에는 이 수치가 4억 8300만 개로 늘어날 전망입니다. 이러한 디바이스들의 공통적인 목표는 일과 생활을 더 편리하게 만들고 에너지 효율을 높여서 기후 변화를 억제하는 데 기여하는 것입니다.

마지막 업데이트: 2021년 07월